第５３卷第６期 ２０１６年１２月总第２３３期 港工技术 Ｖ０１．５３ Ｎｏ．６ Ｐｏｒｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｃ．２０１６ Ｔｏｔａｌ ２３３ 某核电厂循环水泵房截渗结构设计与施工 邢伟，冯倩 （国核电力规划设计研究院，北京１０００９５） 摘要：为满足某滨海核电厂循环水泵房基坑干施工条件，基于相关专题研究结论，设计全风化岩及以上采用塑性混凝土地连 墙、强风化岩及以下采用高压帷幕灌浆的技术进行基坑止水。基于相关规范确定相关设计与施工参数。结果表明，在此类地 质条件下，塑性混凝土地连墙与帷幕灌浆组合的截渗结构，止水效果较好，且具有造价低、施工速度快的优点。可供类似工 程参考借鉴。 关键词：截渗结构；塑性混凝土；高压帷幕灌浆；基坑止水 中图分类号：ＴＵ４６ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４．９５９２（２０１６）０６．００４８．０３ ＤＯＩ：１０．１６４０３／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｊｓ２０１６０６１２ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｅｐａｇｅ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｏ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｐｕｍｐ Ｈｏｕｓｅ ｉｎ Ｏｎｅ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｘｉｎｇ Ｗｅｉ，Ｆｅｎｇ Ｑｉａｎ （Ｓｔａｔｅ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｒｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ ｈｏｕｓｅ ｉｎ ｏｎｅ ｃｏａｓｔａｌ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｕｂｊｅｃｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ｏｕｎｄａｔｆｉｏｎ ｐｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｆｕｌｌｙ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｒｏｃｋ ａｎｄ ａｂｏｖｅ，ｏｒ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｓ￣ｏｎｇ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｂｅｌｏｗ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｗａｌｌ ｉｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｓｅｅｐａｇｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｆ ｇｏｏｄ ｗａｔｅｒ－ｓｔｏｐ ｅｆｆｅｃｔ，ｌｏｗ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｒ ｆｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｅｐａｇｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｗａｔｅｒ－ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ 引 言 墙体结构可根据设计及使用要求采用普通混 凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、’固化灰浆等材料。 分为静压注浆、水泥搅拌注浆和高压喷射注浆【２】。 使用时，应根据相关规程规范选择安全可靠，经济 合理的注浆技术。 使用塑性混凝土防渗墙结构时，应注意其引起的浸 润线的变化，并分析由此产生的对边坡稳定的影 响［１】。注浆技术可应用于地基加固及防渗结构，可 收稿日期：２０１６－０３－１５ １工程概况 某滨海核电厂，由１台高温气冷堆、４台ＡＰ１０００ 压水堆、２台ＣＡＰ１４００压水堆组成。采用直流供水 系统，以海水作为冷却水源。设计２台ＣＡＰ１４００ 压水堆共用一座循环水泵房，循环水泵房基坑采用 大开挖方式施工，由于地下水位较高，为保证循环 作者简介：邢伟（１９８０一），男，中级工程师，主要从事岩土工程勘 察、地基处理及工程管理等工作。 第６期 邢伟，等：某核电厂循环水泵房截渗结构设计与施工 ‘４９‘ 水泵房下部结构的干施工条件，需要对基坑进行截 渗结构设计。 结合地勘资料及相关专题研究结论，设计截渗 结构采用柔性地连墙与高压帷幕灌浆的组合形式。 ２工程勘探及设计输入分析 循环水泵房区域原地面高程为３．９－７．８ ｍ，其底 板底高程最深处为一１４．７０ ｍ，泵房距海岸线最近距 离约２８０ ｍ。根据地勘报告，当地地下水水量丰富， ３．２截渗机理 垂直防渗墙的墙体材料采用具有弱透水性的 塑性混凝土材料，要求材料的渗透系数远小于被截 断的透水土层的渗透系数。假设墙体材料的渗透系 数为ｌ×１０～ｃｍ／ｓ，透水土层的渗透系数为１× 地下水水位最高见于地表附近，循环水泵房区域地 质情况如下，从上至下依次为： ③２海积层（Ｑ４ｍ）粉质粘土：层厚１．６～２．２ ｍ； ⑥１全风化花岗片麻岩：层厚０￣３．８ ｍ； ⑥２强风化花岗片麻岩：层厚０．９～３．６ ｍ； ⑥３中等风化花岗片麻岩：层厚ｌ１．４ ｍ。 场地基岩裂隙水以网脉状、支脉状赋存于风化 裂隙、构造节理中，富水性极不均匀。根据本工程 核岛和常规岛初步设计阶段岩土工程勘察抽水试 验成果，工程场地全风化和强风化基岩的渗透系数 为０．０１～０．６０ ｍ／ｄ，属弱～中等透水岩体。根据压 水试验成果，场地内强风化岩体的透水率为１．７８～ ５１．９０ Ｌｕ，属弱 中等透水岩体；场地内中等风化 岩体的透水率一般为０．８２～９．３７，属微～弱透水岩 体，局部位置岩体破碎，透水率达到ｌ４．０７～２７．９５ Ｌｕ， 属中等透水岩体；场地内微风化岩体的透水率为 ０．５４～４．４４Ｌｕ，属微～弱透水岩体。 该场地岩体透水性呈现由浅至深逐步减小的 趋势。说明上部岩体裂隙较发育，下部岩体裂隙不 甚发育或闭合，基岩裂隙水富水性由上到下逐渐减 小。 ３截渗处理 ３．１截渗方案选择 循环水泵房基坑采用大开挖方式施工。由于此 区域地下水补充量丰富，基坑内外水头差大，导致 边坡渗流量大。根据土力学原理，渗流会导致基坑 边坡抗滑稳定系数减小。此外，如遇强降雨等极端 工况，渗流与强降雨的叠加工况将对施工期泵房的 抗浮能力产生巨大考验。 柔性地连墙与高压帷幕灌浆的组合结构是海 岸工程应用较多的一种截渗止水结构。它具有造价 相对较低（造价仅为普通混凝土的０．７５倍左右）、 设计相对简单（无结构内力及配筋计算过程）、止 水效果好、施工速度快等优点。 １０～ｃｒｎ／ｓ，根据等效渗径概念，可认为１ ｃｍ厚的防 渗墙相当于１ ０００ ｃｍ厚的透水土层阻挡水流透过 的能力。因此，防渗墙可起到３个作用：１）降低 透水土层内的渗流流速；２）削减渗水压力和静水 头；３）减少土层内水流量。这３个作用的结果直 接反映为渗流状态的改变。 劈裂灌浆是高压的浆液破坏地层的初始应力， 使岩石和土层沿垂直于小主应力平面发生劈裂而 引起的结构破坏，增大原有裂隙或者空隙，浆液在 裂隙中渗透、填充、压密，并逐渐凝固。从而达到 阻止水流渗透，提高地层密实度及承载力的作用。 ３．３结构设计 １）墙体厚度 在墙体材料已选定，成墙质量能得到保证的前 提下，截渗墙厚度决定了墙体抵抗渗透破坏的能 力。汛期，截渗墙发挥截渗作用，墙体将会承受较 大的水头。从技术上讲，墙体越厚，截渗墙的运行 效果就会越好。一般墙体厚度ｄ可以参照下面公式 来估算： ｄ：旦 ［ｆ］ 式中：日为最大作用水头，设计中常以截渗墙 所在堤段的上下游水位差作为最大作用水头；『ｉ］％ｔｇ 墙体的允许渗透比降。根据相关设计输入，设计柔 性地连墙厚度为０．６ ｍ。 柔性地连墙顶高程２．０ ｍ，墙底打人强风化岩 １．０ ｍ。墙主体采用膨润土一水泥浆构成。墙体材料 ２８ ｄ龄期的物理力学指标必须满足： 抗压强度尸２１．０ ＭＰａ，且不宜大于２．５ ＭＰａ； 渗透系数： ｌ Ｘ１０一 ｃｍ／ｓ； 弹性模量：Ｅ＝２５０～３００ＭＰａ； 容重：ｒ＿＞２０ ｋＮ／ｍ ； 抗拉强度ＰＬ＞＿Ｏ．３ ＭＰａ； ・５Ｏ‘ 港工技术 第５３卷 内摩擦角 ３２。，内聚力Ｃ ０．２７ ＭＰａ。 上述前三项为控制性指标，在进行配合比试验 为９１ ｒｎｌＴｌ的钻孔。灌浆施工采用ＢＷ－２５０／５０型灌 和施工时必须达到；后三项为参考性指标，在配合 比试验及具体施工后必须提供，但不做强制性要 求。 ２）高压帷幕灌浆 灌浆底高程控制在中风化岩层以下１ ｍ。灌浆 浆泵，单个灌浆孔需要灌浆时间预计为１．５ ｈ，灌浆 完毕后静压灌浆时间为１．０ ｈ，单孔灌浆总用时约 ２．５ ｈ。现场设置灌浆机同钻孔施工进度相协调（根 据实际情况调整）。采用冲击回转式钻机成孔，成 孔深度依据地勘报告并结合施工经验确定，且钻孑Ｌ 底部１ ｍ范围的透水率应小于５ Ｌｕ，采用压水试验 所用水泥应采用普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级 检验。 不得低于４２．５ ＭＰａ；对水泥细度的要求为通过 ３．５质量检测 ８０ ｇｍ方孔筛的筛余量不宜大于５％。灌浆浆液水 灰比不宜稀于１：ｌ（重量比），灌浆用水应符合拌 １）柔性地连墙 制水工混凝土用水的要求。帷幕灌浆后的岩体，其 依据《ＳＬ１７４．１９９６水利水电工程混凝土防渗墙 透水率不大于５ Ｌｕ。灌浆压力、分级灌浆压力均需 施工技术规范》，墙身质量检查在成墙一个月后进 通过试验确定。灌浆孔为单排孔，孔距１．５ ｍ，孔 行，检查内容为墙体的均匀性、可能存在的缺陷和 径 ９ｌ ｍｌＴｌ。 墙段接缝。检查采用钻孔取芯法，检查孔的位置和 ３）经试验试配，塑性混凝土配合比如表ｌ。 数量。 表１塑性混凝土配合比 ２）帷幕灌浆 依据《ＤＬＴ ５ １４８．２０１２水工建筑物水泥灌浆施 工技术规范》，帷幕灌浆工程的质量检查采用钻孑Ｌ 压水试验的方法，试验压力０．４ ＭＰａ。检查时间为 灌浆完成后的７ ｄ以后，检查孔的数量为总灌浆孔 配合比各项物理力学指标均满足设计要求。 数量的５％，压水试验检查孑Ｌ完成检测工作后，进 ４）注浆压力及配合比设计 行灌浆和封孔。 依据地质条件和承受水头情况，并结合现场灌 浆试验结果，灌浆压力定为０．５ ＭＰａ。依据（（ＤＬＴ ４结语 ５ １ ４８．２０ １ ２水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，采 工程实践表明，在此类地质条件下，塑性混凝 用多级水灰比浆液灌注法，浆液水灰比按３、２、１、 土地连墙与帷幕灌浆组合的截渗结构，止水效果较 ０．８四个等级，开灌水灰比为３。 好，且具有造价低、施工速度快的优点。可供类似 ５）注浆孔位布置 工程参考借鉴。 注浆孔采用单排孔，三顺序灌浆法施工，灌浆 孔间距１．５ ｒｎ，检查孔布置在灌浆孔中间。 参考文献： ［１］ ＳＬ １７４—２０１４水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规 ３．４施工工艺 范［ｓ】．北京：中国水利水电出版社，２０１４． 【２］ ＪＧＪ ７９—２０１２建筑地基处理技术规范【Ｓ］．北京：中国 依据设计要求及地勘报告，强风化岩层埋深较 建筑工业出版社，２０１２． 浅，柔性地连墙采用挖掘机成槽即可槽深３－４ ｍ， ［３］ＤＬＴ ５１４８—２０１２水工建筑物水泥灌浆施工技术规范【ｓ］． 最终深度由地质工程师确认。 北京：中国电力出版社，２０１２． 【４］ 孙钊．大坝基岩灌浆【Ｍ］．北京：水利水电出版社， 主要施工工艺：定位 成槽 模板支立 塑性 ２００４． 混凝土浇筑一结束。 ［５］ 李思慎．堤防防渗工程技术【Ｍ】．武汉：长江出版社， ２００６． 帷幕灌浆在地连墙施工结束１ ４天后开始施工。 ［６］ 毛昶熙．渗流计算分析与控制［Ｍ】．北京：水利电力出 本次施工计划采用ＳＧＺ．ＩＩＩＡ型地质钻机，钻 版社，２００３． 进功效为４ （台ｌ／Ｊ、时）。该钻机适用于成孔直径
